Sûreté de fonctionnement et robotique médicale

1. Sûreté de fonctionnement et robotique médicale Club SEE L. URBAIN 30 Novembre 2000 Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

2. Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

3. Sommaire • Problématique du domaine • Stratégies de sûreté de fonctionnement • Méthodologie proposée par SINTERS • Débat Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

4. Problématique Stratégie Méthodologie Problématique LA SECURITE Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

5. Problématique Stratégie Méthodologie Modes de Panne • Niveau 0 : Décès de plusieurs patients ou Opérateurs (Catastrophique) • Niveau 1 : Décès Patient ou Opérateur (Très grave) • Niveau 2 : Blessure Patient ou Opérateur (Grave) • Niveau 3 : Désagrément Patient ou Opérateur (Tolérable) Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

6. Problématique Stratégie Méthodologie Présence humaine • Patient • Opérateur Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

7. Problématique Stratégie Méthodologie Environnement Hostile • Espace de travail • Espace de la tâche • Surfaces de contact • CEM Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

8. Problématique Stratégie Méthodologie Nature des tâches • Niveau de performances (tâches ciblées) • Précision (espace de travail ciblé) • Répétitivité (améliorer le diagnostic) • Temps de réponse (télé-médecine) Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

9. Problématique Stratégie Méthodologie Contraintes de construction • Solution technique complexe à assembler pour répondre aux besoins du cahier des charges • Problème de fabrication spécifique des composants matériels répondant aux besoins de sûreté de fonctionnement (Coûts, délais) • Certification Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

10. Problématique Stratégie Méthodologie Psychologie / Responsabilité • Médecin / Opérateur • Patient • Situation • Inter-opérabilité • Convivialité Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

11. Problématique Stratégie Méthodologie Stratégie • Redondances • Testabilité • Sécurité intrinsèque • Fiabilité / Sécurité Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

12. Problématique Stratégie Méthodologie Redondances • Mise en parallèle ou en série de composants • Coûts • Complexité intrinsèque • Fiabilité Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

13. Problématique Stratégie Méthodologie Limitations opérationnelles • Volume de travail • Vitesse d’intervention • Configurations des manipulateurs • Degrés de liberté • Fonctionnalités Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

14. Problématique Stratégie Méthodologie Prévention des pannes anticiper la panne pour préparer la séquence d’arrêt • Testabilité Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

15. Problématique Stratégie Méthodologie Sécurité intrinsèque • Capacité à diminuer le niveau maximum de risque par construction • Possibilité de perte de fiabilité au profit d’une augmentation de la sécurité Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

16. ProblématiqueStratégieMéthodologie Démarche SINTERS Basée sur notre démarche utilisée en aéronautique • Notion de mode de pannes • Notion d ’arbres de panne • Consolidation multicritères Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

17. ProblématiqueStratégieMéthodologie Analyse Mécanique Décomposition fonctionnelle des constituants de la chaîne poly-articulée Décomposition fonctionnelle des constituants de la chaîne poly-articulée Potence Robot Σ Axes 1 à N Capteur d’effort Porte Sonde - Sonde Homme Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

18. ProblématiqueStratégieMéthodologie Décomposition des blocs Roulement à bille Résolveur Moteur i Potence Robot Limiteur de couple i Réducteur Axe i Résolveur Axe i Moteur i Résolveur Axe i Butée mécanique Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

19. ProblématiqueStratégieMéthodologie Analyse des blocs Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

20. ProblématiqueStratégieMéthodologie Classement des événements redoutés • Niveau 1 • Basculement du robot • Niveau 2 • Chute de la sonde • Chute d’un élément du robot • Niveau 3 • Vibration du robot Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

21. ProblématiqueStratégieMéthodologie Arbre de Panne Basculement du robot Structure dont le centre de gravité est le bras du polygone de sustentation Rupture de potence Surcharge extérieure Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

22. ProblématiqueStratégieMéthodologie Analyse électrique Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

23. ProblématiqueStratégieMéthodologie Schéma de principe de l ’ensemble sécurité Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

24. ProblématiqueStratégieMéthodologie Décomposition des blocs Résolveur axe i Convertisseur résolveur/codeur i Résolveur moteur i Convertisseur Fréquence moteur i Translateur i Moteur i Carte d ’axes Watchdog Frein axe i Carte relais Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

25. ProblématiqueStratégieMéthodologie Événements électriques redoutés • Niveau 1 • Électrocution patient ou opérateur • Niveau 2 • Étranglement Patient (statique sur effort) • Choc patient ou opérateur (Contrôle non maîtrisé du déplacement) • Niveau 3 • Effort statique sur patient Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

26. ProblématiqueStratégieMéthodologie Événements logiciels redoutés • Niveau 1 • Mauvaise utilisation IHM • Arrêt d ’un processus • Calcul erroné des modèles Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

27. ProblématiqueStratégieMéthodologie Gestion des pannes • Décélération du bras jusqu’à immobilisation de celui-ci et/ou annulation de l’action en cours • Mise en position d’attente du système, bras immobile jusqu’à la suppression du problème • Mise en arrêt d’urgence et coupure générale de la puissance. Immobilisation du bras et arrêt asservissement du robot. Suit une procédure d ’initialisation des variables et remise en puissance possible après disparition du problème Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

28. ProblématiqueStratégieMéthodologie Consolidation multicritères Objectif : Diminuer le niveau de criticité des pannes en considérant l ’action combinée de chaque partie constituant le système Conséquence : Peu de redondance locale dans chacune des parties du système (mécanique, électrique ou logicielle) Interaction des éléments entre eux Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

29. ProblématiqueStratégieMéthodologie Analyse multicritères Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

30. Synthèse • Structures à réaliser fortement dépendantes du domaine applicatif • Adéquation forte communauté médicale / Constructeurs de robots Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE

31. Synthèse • Robotique Télé-opérée • Robotique de ré-éducation fonctionnelle • Outils d ’analyse basés sur des méta-modèles Sûreté de fonctionnement et robotique médicale / Club SEE